INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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1 PROGRAMA SINTÉTICO UNIDAD ACADÉMICA: Escuela Superior de Cómputo PROGRAMA Ingeniería en Sistemas Computacionales ACADÉMICO: UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores NIVEL: III PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE : Programa los recursos periféricos de un microcontrolador usando lenguajes ensamblador y de alto nivel. CONTENIDOS: I. Arquitectura del microcontrolador II. Periféricos básicos del microcontrolador III. Interfaces de comunicación síncronas del microcontrolador IV. Interfaces de comunicación asíncronas y convertidor analógico digital ORIENTACIÓN DIDÁCTICA: La presente unidad se abordará a partir de la estrategia aprendizaje basada en casos y el método de enseñanza heurístico, de tal forma que el alumno ponga en práctica los conocimientos adquiridos y desarrollen las habilidades de abstracción, análisis, propuesta de solución e implementación de dicha propuesta. Se usarán herramientas teóricas y prácticas, tal es el caso de la realización de programas de cómputo mediante simuladores que muestren el funcionamiento de los recursos periféricos de un microcontrolador. Así mismo, la implementación de dichos programas usando un microcontrolador definido por el docente. El microcontrolador elegido y los casos a resolver estarán orientados a la creación de sistemas embebidos y procesamiento digital de señales. Las actividades que se realizarán en clase fomentarán en los estudiantes algunas técnicas, tales como: trabajo colaborativo, participativo, lluvia de ideas, indagación documental, exposición de temas complementarios y discusión dirigida. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN La presente Unidad de Aprendizaje se evaluará a partir del portafolio de evidencias, el cual se conforma de: evaluación formativa, sumativa y rúbricas de autoevaluación, coevaluación y heteroevaluación. Esta unidad de aprendizaje también se puede acreditar mediante: Evaluación de saberes previamente adquiridos, con base en los lineamientos establecidos por la academia. Acreditación en otra UA del IPN ú otra institución educativa ó internacional. que cumpla con al menos el 70% del contenido de este programa. BIBLIOGRAFÍA: Axelson, J. (2007). Serial Port Complete: The Developer's Guide. (Second Edition). USA: Lakeview Research LLC. ISBN-13: Axelson, J. (2009). USB Complete: The Developer's Guide. (Fourth Edition). USA: Lakeview Research LLC. ISBN-13: Manual de referencia de la familia del microcontrolador a utilizar en la unidad de aprendizaje. Manual de referencia del programador del microcontrolador a utilizar en la unidad de aprendizaje. NP Semiconductors. (2007). I 2 C Bus Specification and user manual. Versión 3.

2 UNIDAD ACADÉMICA: Escuela Superior de Cómputo PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería en Sistemas Computacionales SALIDA LATERAL: Analista Programador de Sistemas de Información ÁREA DE FORMACIÓN: Profesional UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores TIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE: Teórico práctica Obligatoria. VIGENCIA: Agosto 2011 NIVEL: III CRÉDITOS: 7.5 TEPIC 4.39 SATCA MODALIDAD: Presencial INTENCIÓN EDUCATIVA Esta unidad de aprendizaje contribuye al perfil del egresado de Ingeniería en Sistemas Computacionales, al desarrollar las habilidades de abstracción, análisis, diseño e implementación de algoritmos eficientes usando un microcontrolador para el desarrollo de sistemas embebidos y de algoritmos de procesamiento digital de señales. Así mismo, se desarrolla el pensamiento creativo y crítico, el trabajo colaborativo y participativo y la comunicación asertiva. Requiere de las unidades de aprendizaje Arquitectura de computadoras, diseño de sistemas digitales y teoría de comunicaciones y señales. PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programa los recursos periféricos de un microcontrolador usando lenguajes ensamblador y de alto nivel. TIEMPOS ASIGNADOS HORAS TEORÍA/SEMANA: HORAS PRÁCTICA/SEMANA: HORAS TEORÍA/SEMESTRE:54 HORAS PRÁCTICA/SEMESTRE:27 HORAS DE APRENDIZAJE AUTÓNOMO: HORAS TOTALES/SEMESTRE:81 UNIDAD DE APRENDIZAJE DISEÑADA POR: Academia de sistemas digitales REVISADA POR: Dr. Flavio Arturo Sánchez Garfias Subdirección Académica APROBADA POR: Ing. Apolinar Francisco Cruz Lázaro Presidente del CTCE. AUTORIZADO POR: Comisión de Programas Académicos del Consejo General Consultivo del IPN Ing. Rodrigo de Jesús Serrano Domínguez Secretario Técnico de la Comisión de Programas Académicos

3 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores HOJA: 3 DE 10 N UNIDAD TEMÁTICA: I NOMBRE: Arquitectura del microcontrolador UNIDAD DE COMPETENCIA Descubre los elementos del microcontrolador con base en su arquitectura. No. CONTENIDOS HORAS con docente HORAS (Aprendizaje Autónomo) CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P T P 1.1 Definición de un microcontrolador 1B, 7B, 8B, 9B 1.2 Estructura básica de un microcontrolador Características de la Arquitectura Arquitectura RISC Arquitectura Harvard Segmentación (pipeline) Familias y subfamilias de microcontroladores Memoria de programa Memoria de datos Recursos periféricos Modelo de programación Conjunto de instrucciones Modos de direccionamiento 1.8 Ambiente de desarrollo de programación Estructura de un programa en ensamblador Manejo del simulador Ejemplos de programas Subtotales: ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Encuadre del curso y formación de equipos. La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje basado en casos y método heurístico, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: lluvia de ideas, indagación documental, discusión dirigida, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de programas. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Evaluación diagnóstica Portafolio de evidencias: Mapa conceptual Problemario Rúbricas de autoevaluación Rúbricas de coevaluación Evidencia de aprendizaje 1 70%

4 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores HOJA: 4 DE 10 N UNIDAD TEMÁTICA: II NOMBRE: Periféricos básicos del microcontrolador UNIDAD DE COMPETENCIA Programa los recursos periféricos básicos del microcontrolador por medio de distintas configuraciones de la arquitectura. No. CONTENIDOS HORAS con docente HORAS (Aprendizaje Autónomo) CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P T P Sistema de E/S Configuración de puertos de puertos Aplicaciones B, 8B, 9B Sistema de interrupciones Definición y tipos de interrupciones Ejecución de una interrupción Tabla de vectores de interrupción TIMER Definición y clasificación Configuración del sistema de interrupciones Aplicaciones Subtotales: ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje orientada a casos y método heurístico, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: indagación documental, discusión dirigida, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de prácticas. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Portafolio de evidencias: Diagramas de flujo de algoritmos Problemario Prácticas Rúbricas de autoevaluación Rúbricas de coevaluación Evidencia de aprendizaje 2 2% 3% 60%

5 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores HOJA: 5 DE 10 N UNIDAD TEMÁTICA: III NOMBRE: Interfaces de comunicación síncronas del microcontrolador. UNIDAD DE COMPETENCIA Programa las interfaces de comunicación síncronas del microcontrolador por medio de distintos protocolos. No CONTENIDOS Bus USB Características Protocolo de comunicación Tipos de transferencias en el microcontrolador Devices drivers para el manejo de USB Funciones de comunicación Ambiente de desarrollo Programa de aplicación Interfaz SPI Características Protocolo de comunicación Topología de bus lineal y anillo Aplicaciones Interfaz I2C Características Protocolo de comunicación Aplicaciones Otras interfaces síncronas HORAS con docente HORAS (Aprendizaje Autónomo) T P T P CLAVE BIBLIOGRÁFICA 7B, 8B, 9B Subtotales: ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje orientada a casos y método heurístico, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: indagación documental, discusión dirigida, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de prácticas. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Evaluación diagnóstica Portafolio de evidencias: Diagramas de flujo de algoritmos Problemario Prácticas Rúbricas de autoevaluación Rúbricas de coevaluación Evidencia de aprendizaje 3 2% 3% 50%

6 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores HOJA: 6 DE 10 N UNIDAD TEMÁTICA: IV NOMBRE: Interfaces de comunicación asíncronas y convertidor analógico-digital. UNIDAD DE COMPETENCIA Programa las interfaces de comunicación asíncronas y el convertidor analógico digital del microcontrolador por medio de distintos protocolos y modos de configuración. No. CONTENIDOS HORAS con docente HORAS (Aprendizaje Autónomo) CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P T P Transmisor Receptor Asíncrono Universal Características de la comunicación Estándar RS-232 UART Otras interfaces de comunicación asíncronas 5B, 6B, 7B, 8B, 9B 4.2 Otras interfaces asíncronas Convertidor analógico digital Teorema de muestreo Sistemas de conversión A/D Modos de conversión A/D Aplicaciones Subtotales: ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje orientada a casos y método heurístico, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: indagación documental, discusión dirigida, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de prácticas. EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Evaluación diagnóstica Portafolio de evidencias Diagramas de flujo de algoritmos Problemario Prácticas Rúbricas de autoevaluación Rúbricas de coevaluación Evidencia de aprendizaje 2 2% 3% 60%

7 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores HOJA: 7 DE 10 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRÁCTICA No. 1 NOMBRE DE LA PRÁCTICA Manejo de puertos, rutinas de retardo, instrucciones condicionales y arreglos en el microcontrolador mediante lenguaje ensamblador y/o C. UNIDADES TEMÁTICAS II DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Laboratorios de sistemas digitales 2 de un display de cristal líquido (LCD) mediante las configuraciones de 4 y 8 bits. II 3 de una de las interrupciones externas mediante de la configuración del sistema de interrupciones usando el LCD. II de los TIMERS del microcontrolador para el desarrollo un piano musical y un reloj de tiempo real. II 5 del protocolo USB en el microcontrolador y en la PC mediante las diferentes transacciones que maneja el BUS. III del protocolo SPI en el microcontrolador mediante los diferentes modos de operación. III 7 del protocolo I2C en el microcontrolador mediante los diferentes modos de operación. III 8 de la interfaz UART en el microcontrolador y en la PC mediante los parámetros de comunicación. IV 9 del ADC del microcontrolador mediante distintos modos de operación. IV TOTAL DE HORAS EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Las prácticas aportan el 2 de la calificación en las unidades temáticas 2 y 4. En la unidad temática 3 aportan el 3 de la calificación y en la unidad 1 no tienen aporte. Las prácticas se consideran requisito indispensable para acreditar esta unidad de aprendizaje. 27.0

8 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores HOJA: 8 DE 10 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 I Evaluación continua 30% Evidencia de aprendizaje 70% II III IV Evaluación continua 40% Evidencia de aprendizaje 60% Evaluación continua 50% Evidencia de aprendizaje 50% Evaluación continua 40% Evidencia de aprendizaje 60% La Unidad I aporta el 10% de la calificación final. La Unidad II aporta el 2 de la calificación final. La Unidad III aporta el 40% de la calificación final. La Unidad IV aporta el 2 de la calificación final. Esta unidad de aprendizaje también se puede acreditar mediante: Evaluación de saberes previamente adquiridos. Acreditación en otra UA del IPN ú otra institución educativa ó internacional que tenga convenio con el IPN y con base en los lineamientos establecidos por la academia. Si esta unidad de aprendizaje se acredita en Evaluación Extraordinaria o a Titulo de Suficiencia se realizará de acuerdo a los lineamientos establecidos en la reunión de academia que para tal efecto se realice.

9 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores HOJA: 9 DE 10 CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 Anderson D., MindShare, I (2001). USB System Architecture. (Second Edition). USA: Addison-Wesley. ISBN-10: Axelson, J. (2007). Serial Port Complete: The Developer's Guide. (Second Edition). USA: Lakeview Research LLC. ISBN-13: Axelson, J. (2009). USB Complete: The Developer's Guide. (Fourth Edition).USA: Lakeview Research LLC, ISBN-13: Electronics Industries Association Engineering Department. Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange, TIA/EIA-232-F Standards. Manual de referencia de la familia del microcontrolador a utilizar en la unidad de aprendizaje. Manual de referencia del Ambiente de desarrollo del microcontrolador. Manual de referencia del programador del microcontrolador a utilizar en la unidad de aprendizaje. NP Semiconductors (2007), I 2 C Bus Specification and user manual. V 3. Patterson, D., Hennessy, J. (2008). Computer organization and design. (Fourth Edition). USA: The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design, ISBN-10: , ISBN-13:

10 1. DATOS GENERALES INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL PERFIL DOCENTE POR UNIDAD DE APRENDIZAJE UNIDAD ACADÉMICA: Escuela Superior de Cómputo PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería en Sistemas Computacionales NIVEL III ÁREA DE FORMACIÓN: Institucional Científica Básica Profesional Terminal y de Integración ACADEMIA: Sistemas Digitales UNIDAD DE APRENDIZAJE: Introducción a los microcontroladores ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Nivel académico: Maestría en sistemas digitales o Doctor en sistemas digitales o en área a fin. 2. PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programa los recursos periféricos de un microcontrolador usando lenguajes ensamblador y de alto nivel. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Diseño de sistemas digitales Arquitectura de computadoras Microprocesadores y microcontroladores Comunicaciones en lenguaje estructurado y orientado a objetos Modelado con UML Conocimiento de sistemas embebidos EPERIENCIA PROFESIONAL Experiencia en la docencia. Experiencia en la industria (preferencia no indispensable). HABILIDADES Capacidad de diseñar aplicaciones en microcontroladores Capacidad para programar protocolos de comunicación en microcontroladores Capacidad para el manejo de grupos Fluidez verbal de ideas Capacidad de transmitir conocimiento. ACTITUDES Responsabilidad Tolerancia Honestidad Respeto Ética profesional Analítico Crítico ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Victor Hugo García Ortega Juan Carlos Morales Cruz José Juan Perez Perez Héctor Manuel Paz Julio Cesar Sosa Savedra Dr. Flavio Arturo Sánchez Garfias Subdirector Académico Ing. Apolinar Francisco Cruz Lázaro Director Fecha: 2011